致力于烟气余热回收和余能余压技术分享的交流，旨在为大家搭建一个互相学习与沟通的交流平台。
炫风节能公司是一家集研发、设计、制造于一体的高新技术企业。该公司曾荣获“中国著名品牌”、“中国质量诚信AAA级品牌企业”、“上海市节能协会会员单位”等多项殊荣。此外，它还成功研发并通过了超导热管蒸发器、超导热管余热回收器等多项实用专利技术。炫风节能产品主要包括锅炉和各类窑炉的余热回收技术，以及热能转换和燃气-蒸汽联合循环发电（CCPP）项目。此外，还涵盖了余热蒸汽发电设备和纯低温热水发电设备等多项技术，这些技术均达到国家领先水平，并广泛应用于多个领域。公司致力于为中国分布式能源系统和节能行业提供全面的一体化解决方案。
摘要：众多钢铁公司均在不同程度上参与了对废气、废水、废渣以及废热的处理，并致力于资源的回收与再利用。本文旨在探讨钢铁企业如何以低廉的成本，运用废热对废水进行处理的相关技术。
概述
我国人口基数庞大，经济规模宏大，在数十年的高速经济增长过程中，环境领域，包括废水、废气、固体废物和废热等，已累积了诸多问题。废气处理需进行除尘、脱硫、脱硝，此外还需去除VOCs、控制臭氧污染、重金属、二噁英以及一氧化碳等。废水处理所需的投资和成本高昂，同时存在许多黑臭水体问题，尤其是向大气排放的水汽缺乏任何标准限制；垃圾和固体废弃物处理同样面临诸多挑战；环境治理几乎成了只花钱不讨好的代名词，已变成国家和企业难以承受的沉重负担，因此，探索协同治理模式显得尤为迫切。2021年，我国钢铁企业的平均每吨钢新水消耗量为2.44吨。研究显示，在零排水钢铁企业中，新水消耗的80%来自于冷却水的使用，而剩余的20%则是由高盐废水引起的。通过充分利用余热，我们不仅能有效节约水资源，还能实现余热的回收利用，进而减少水处理的开支。
一、技术原理
图1展示，在实施水冷处理的工业流程中，多余的热量使得水蒸发成水蒸气，该水蒸气与周围空气混合并冷却，进而形成白烟。随后，水雾、可凝结颗粒物CPM以及余热被排放至大气中。值得注意的是，水雾中的雾滴颗粒非常微小，然而其密度却相对较高。
其体积远超空气，在静稳的天气条件下，会悬浮于大气层中，经过一段时间的累积，便会形成雾或雾霾。更为严重的是，可凝结颗粒物（CPM）作为当前大气污染治理和在线监测的盲点，排放到大气中的水资源和余热资源缺乏有效的管理措施。通过回收和利用余热，不仅可以节约水资源，还能实现节能和提升大气质量。对一家年产钢铁1000万吨的联合企业进行粗略计算，其每年排放至大气中的水蒸气量达到2000万吨，而其携带的余热若换算成标准煤，则相当于200万吨，这大致等同于每年排放的二氧化碳量达到500万吨。通过回收水蒸气，水蒸气冷凝成水时体积会缩小约1300倍，这一过程几乎能彻底去除烟气中的所有水溶性污染物，从而有助于以较低成本实现废气的超低排放，并对新污染物进行深度净化。
二、技术路线
众多实践案例表明，通过修补漏洞、采取旁路手段，可以达成极低的废气排放标准；同时，废热回收与除湿技术有效阻断了废水中的污染物向大气中转移和排放。此外，通过废热与剩余氧气共同作用处理废水，不仅降低了废水的排放量，还减少了废水循环利用的成本。废水先经过沉淀和过滤步骤以去除悬浮杂质，随后滤出的物质以及经过浓缩的废液均通过烟气废热喷雾干燥技术来分离悬浮颗粒和溶解性固体，废水中的化学需氧量（COD）通过废气余热和氧气的氧化作用转化为二氧化碳和水，而废渣则可用于废水及废气的处理，具体可参考图2。
三、主要应用
众多钢铁企业的生产流程中，众多环节能够借助废热回收及废水处理技术达成水资源的高效利用，以下为主要工序的详细介绍。
1、火电循环水冷却节水
钢铁企业的发电方式涉及自建燃煤电厂、煤气发电厂以及烧结和干熄焦等余热发电项目。在汽轮机驱动下，蒸汽转化为低温的真空乏汽烟台钢材回收公司，而乏汽需凝结成水才能再次用于发电循环。乏汽凝汽器有水冷、空冷和直接冷却三种类型，其中使用循环水冷却塔的水冷方式占据了70%的比例，这成为钢铁企业新水消耗量最大的环节。本文将重点讨论水冷凝汽器的节水问题。当前，水冷凝汽器广泛运用表冷凝汽器及开式循环水冷却塔进行冷却，其乏汽凝汽余热占据了进汽热量的半数以上，这些余热全部通过冷却塔排放至大气中。同时，火电行业80%的新水被用于此过程。鉴于此，无论是从节能、节水、低碳排放还是大气污染治理的角度来看，水冷凝汽系统均亟需进行改进。
汽温偏低且处于真空环境，回收和利用余热面临全球性的挑战，尤其是经济方面的考量。为此，我们提出了如图3所展示的优化方案，其核心的改造措施包括：
在原表冷凝汽和循环水冷却塔暂停使用作为备用设施的同时，为确保发电安全，增设了旁路接触式凝汽系统（即直接喷淋凝汽器）。这一系统成功解决了表冷凝汽器在结垢和端差方面的问题，实现了零端差凝汽，进而使得循环水量减少了30-50%烟台钢材回收公司，同时降低了水泵的电能消耗。
采用余热制冰、二氧化碳制冰及蒸汽压缩技术的组合，成功实现了0至130摄氏度的大温差冷却效果。这一技术优势确保了凝汽器全年保持最佳真空状态，循环水量仅为原来的十分之一。结合储热储冷技术，不仅能在冬季供暖、夏季供冷中发挥作用，还能实现四季的持续利用，显著增加了余热的利用范围和效益。
淘汰传统的开水循环冷却技术，能够有效减少发电过程中新水的使用量，节省高达80%，同时，余热利用率也将得到显著提升，效益更加显著。
2、 湿烟气余热回收节水
湿法脱硫处理后的湿烟气，每万方排放的水蒸汽约为1吨。通过烟气余热的回收与利用，能够回收烟气中大约80%的水蒸汽。目前，使用热泵技术能够将烟气温度降至20°C，实现余热回收。然而，热泵的投资和运行成本较高，且余热仅能在一年中的一个季度内得到利用，这影响了项目的经济效益。可以考虑采用燃烧空气预热的方法，如图4所示。
该方案有以下特点：
脱硫处理后的湿烟气通过直接喷淋的方式回收余热并进行深度净化，这种方法增加的阻力微乎其微，能够实现余热的极限回收，同时水蒸汽的回收率高达80%。
2)排烟温度降低到28°C以下，可以实现四季无白
烟气中的余热被引入循环水系统中，经过水与水的热交换过程，实现了余热的回收和再利用，这一过程不仅降低了热泵的购置成本，还减少了其日常运行的开支。
利用锅炉辅助燃烧，对空气进行加热和加湿处理，这样的做法投资回收快、成本较低，同时有利于锅炉的燃烧效率，能够降低氮氧化物的产生量，并提升烟气中的饱和温度。
3、高炉渣处理节水
当前，全球高炉渣处理主要依赖水冲法，而水冲法实质上是钢铁企业处理焦化废水及浓盐水后的最终排放途径，实则等同于将废水转化为大气污染物排放。水处理过程中，每吨水冲洗的渣料需要1吨补充水和10吨循环水，其中粒状渣料的水分含量在15%至25%之间。即便经过烘干处理，这些水分也会释放到大气中，同时烘干过程本身也需要消耗能源。在高炉中，通过回收冲渣水来获取余热，其效率仅占渣料余热的10%，且余热品质较低，回收利用存在诸多问题。此外，冲渣产生的蒸汽难以去除白色杂质，这主要是因为收集难度较大。因此，我们正在研究如图5所示的高炉渣雾淬粒化技术，旨在通过这一技术回收余热和水分。转炉产生的废渣、电炉废渣、铁合金废料、火法冶炼的有色金属废渣以及黄磷生产过程中的废渣等，均能通过此方法进行处理。这一处理方案的主要特征包括：
新设备的旁路配置中，原有的水冲渣设备得以完好保留，同时已停止使用备用设备，以保障生产过程的安全稳定。
采用高压水雾进行颗粒化处理，每吨废渣仅需耗水0.5吨，水分在常压高温条件下（约650°C）转化为蒸汽，有利于实现余热和水分的全面回收，且回收的凝结水质量与自来水相当。
可对经过焦化处理的高浓度有机废水、污水处理厂产生的浓盐水、污泥以及城市居民生活产生的废水进行加工处理。
结论与建议
通过回收和再利用废弃的热能，无论是燃烧煤炭还是农村烧柴草产生的废气，均可通过修补式或旁通式的改造方法，以较低的成本达到烟气超低排放且无白色颗粒物的目标。
废水经过烟气处理技术，能够以较低的成本实现水分和余热的资源化回收利用，从而有效减少废气与废水超低零排放所需的资金投入和运营成本。
原有废水处理设施可用于处理城市生活污水，此举有助于降低城市污水提标所需的资金投入和运营成本，并助力实现企业和城市在排水方面的零排放目标，这包括对蒸汽的零排放。
